資源簡(jiǎn)介

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第9講　簡(jiǎn)單機(jī)械
第2節(jié)　滑輪　滑輪組及機(jī)械效率
知識(shí)思維導(dǎo)圖
知識(shí)整合梳理
一、滑輪　滑輪組
均忽略滑輪重、繩重和摩擦
應(yīng)知應(yīng)會(huì)盤點(diǎn)
項(xiàng)目 定滑輪 動(dòng)滑輪 滑輪組
圖形
定義 軸固定不動(dòng) 軸隨物體運(yùn)動(dòng) 動(dòng)滑輪和定滑輪的組合
項(xiàng)目 定滑輪 動(dòng)滑輪 滑輪組
實(shí)質(zhì) 　等臂　杠桿 　省一半力 的省
杠桿 /
特點(diǎn) 不省力但能改變力的方向 省力但不能改變力的方向 既省力又能改變力的方向
s與h的關(guān)系 s＝ h s＝ 2h s＝ nh
F與G的關(guān)系 F＝ G F ＜ G F ＜G
等臂
省一半力的省力
s＝h
s＝2h
s＝nh
F＝G
F＜G
F＜G
二、機(jī)械效率
1. 有用功、額外功、總功.
（1）有用功：我們需要的、必須要做的功叫做 　有用　功，用W有表示.
（2）額外功：我們?cè)谧鲇杏霉Φ耐瑫r(shí)，并非需要但不得不做的功叫做 　額 外　
功，用W額表示.
（3）總功：有用功與額外功之和是總共做的功，叫做總功，用W總表示.用公式表
達(dá)為W總＝ 　W有＋W額　.
有用
額外
W有＋W額
2. 機(jī)械效率.
（1）定義：物理學(xué)中，將 　有用　功跟 　總　功的比值叫做機(jī)械效率，用η表示.
（2）表達(dá)式： 　η＝　η100％　.
（3）機(jī)械效率是一個(gè)比值，通常用百分?jǐn)?shù)表示，由于有用功總 　小于　總功，故
機(jī)械效率總 　小于　1.
有用
總
η＝×100％
小于
小于
命題點(diǎn)　滑輪、滑輪組及機(jī)械效率
1. （2021重慶A卷）通過如圖所示的滑輪組，小明用500 N的拉力F在10 s內(nèi)將重800 N的箱子勻速提升了2 m，不計(jì)繩重及摩擦，下列說法正確的是（　B　）
A. 定滑輪的作用是省力
B. 滑輪組的機(jī)械效率為80％
C. 動(dòng)滑輪的重力為100 N
D. 拉力F的功率為100 W
B
重慶中考聚焦
2. （2021重慶B卷）如圖所示，老師在課堂上用自制的滑輪組提升重物，將質(zhì)量
為36 kg的重物在5 s內(nèi)勻速提升1 m，他對(duì)繩的拉力F為200 N. 不計(jì)繩重和摩擦，
則下列判斷正確的是（g取10 N/kg）（　D　）
A. 動(dòng)滑輪的重力為20 N
B. 拉力所做的功為200 J
C. 拉力做功的功率為40 W
D. 滑輪組的機(jī)械效率為90％
D
3. （2023重慶A卷）如圖所示，在美麗鄉(xiāng)村建設(shè)的工地上，工人借助動(dòng)滑輪用250
N的拉力，將450 N的重物勻速提升了2 m，用時(shí)10 s.下列說法正確的是（　D　）
A. 重物上升的速度為0.4 m/s
B. 工人做的有用功為1 000 J
C. 工人的拉力的功率為90 W
D. 動(dòng)滑輪的機(jī)械效率為90％
D
4. （2024重慶A卷）建筑工人通過如圖所示的裝置將一桶質(zhì)量為45 kg的涂料從地
面提起，桶離開地面后在4 s內(nèi)緩慢上升了0.8 m，工人所用的拉力為500 N. 下列
說法正確的是（g取10 N/kg）（　B　）
A. 該裝置做的有用功為400 J
B. 該裝置的機(jī)械效率為90％
C. 繩子自由端移動(dòng)的平均速度為0.4 m/s
D. 桶離開地面前，工人所用的拉力逐漸增大，桶對(duì)地面的壓強(qiáng)
不變
B
5. （2022重慶A卷）在一次實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)中，小林用如圖所示的滑輪組將重2.7 N
的物體勻速提升了20 cm，用時(shí)2 s，繩子自由端彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)如圖所示，則小
林做的有用功為 　0.54　J，滑輪組的機(jī)械效率為 　75％　.
0.54
75％
6. （2022重慶B卷）如圖所示是工人用滑輪組提升貨物的情景.當(dāng)他用大小為200 N的拉力拉動(dòng)輕繩，可勻速提升重360 N的貨物A. 則動(dòng)滑輪重 　40　N，此時(shí)滑輪組的機(jī)械效率為 　90％　.（忽略一切摩擦力）
40
90％
7. （2023重慶B卷）如圖所示是小智同學(xué)在勞動(dòng)實(shí)踐基地體驗(yàn)的場(chǎng)景.他用160 N
的拉力將重240 N的重物勻速提升2 m，用時(shí)10 s，此過程中，重物上升的速度為
　0.2　m/s，滑輪組的機(jī)械效率為 　75％　.
0.2
75％
1. 如圖甲所示，旗桿頂?shù)亩ɑ啿皇×Γ梢?　改變力的方向　；如圖乙所示，起重機(jī)的動(dòng)滑輪可以省力，但 　不能　改變力的方向.
甲
乙
RJ八年級(jí)下冊(cè)P82 圖12.2－2
改變力的方向
不能
教材知識(shí)溯源
HK八年級(jí)P264 圖11－18
2. 人的重力為600 N，重物的重力為800 N，用滑輪組把重物勻速提升3 m，所用拉
力F＝500 N，則滑輪組的機(jī)械效率為 　80％　，滑輪組所能提起重物的最大重力
為 　1　 000N. （忽略摩擦力和繩子重力，假設(shè)人的力氣足夠大）
HK八年級(jí)P268 圖11－27
80％
1 000
重難點(diǎn)　滑輪、滑輪組及機(jī)械效率的計(jì)算
在利用定滑輪、動(dòng)滑輪或者滑輪組沿豎直方向提升重物時(shí)，克服物體重力做的有
用功就是“物重乘以重物上升高度”，即W有用＝G物h物；總功應(yīng)是作用在繩子自由
端的力和繩子自由端移動(dòng)距離的乘積，即W總＝F繩s繩.機(jī)械效率η＝＝.在
動(dòng)滑輪和滑輪組中，要注意s繩＝nh物.
重點(diǎn)難點(diǎn)突破
例　（2024重慶模擬）如圖所示，工人利用滑輪組勻速提升質(zhì)量為57 kg的建筑材
料，繩子自由端移動(dòng)的速度為0.4 m/s，動(dòng)滑輪的質(zhì)量為3 kg，忽略繩重和摩擦，
則（　　）
A. 10 s內(nèi)建筑材料被提升4 m
B. 工人對(duì)繩子的拉力的功率為80 W
C. 10 s內(nèi)工人做的有用功為2 280 J
D. 此過程中該滑輪組的機(jī)械效率為95％
【解析】根據(jù)速度公式s＝vt，繩子自由端移動(dòng)的距離s＝vt＝0.4 m/s×10 s＝4 m，
由于滑輪組有2段繩子承擔(dān)著物重，因此建筑材料被提升的高度h＝＝＝2 m，
故A錯(cuò)誤；工人對(duì)繩子的拉力F＝＝＝300 N，工人做
的總功W總＝Fs＝300 N×4 m＝1 200 J，工人對(duì)繩子的拉力的功率為P＝＝
＝120 W，故B錯(cuò)誤；10 s內(nèi)工人做的有用功W有＝Gh＝mgh＝57 kg×10 N/kg×2 m
＝1 140 J，故C錯(cuò)誤；此過程中該滑輪組的機(jī)械效率為η＝×100％＝×
100％＝95％，故D正確.
【答案】D
第1節(jié)　杠桿
核心考點(diǎn)精練
命題點(diǎn)1　杠桿類型的判斷
1. （名師原創(chuàng)）如圖所示是2022年北京冬奧會(huì)冰球比賽的情景，運(yùn)動(dòng)員手中的冰球桿可以看作杠桿.下列四種常見工具中，與冰球桿屬于同一類杠桿的是（　D　）
D
A. 瓶起子 B. 托盤天平 C. 獨(dú)輪車 D. 釣魚竿
2. 如圖所示是劃船比賽的場(chǎng)景，劃船的槳是 　費(fèi)力　（選填“省力”“費(fèi)力”或
“等臂”）杠桿，這種杠桿可以省 　距離　.
費(fèi)力
距離
3. （2023南開中學(xué)期末）小江將長(zhǎng)為1 m、質(zhì)量不計(jì)的木棒擱在肩上，棒的后端A
點(diǎn)掛一個(gè)重60 N的物體，肩上支點(diǎn)O到后端A點(diǎn)的距離為0.4 m，他用手豎直向下
壓住前端B點(diǎn)使木棒保持水平平衡，如圖所示，此時(shí)木棒為 　省力　杠桿，木棒對(duì)
肩的壓力大小為 　100　N.
省力
100
命題點(diǎn)2　杠桿相關(guān)作圖
4. 杠桿OA可繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，A端掛一重物G，在繩子AB的拉力作用下，杠桿處于水
平靜止，如圖所示.請(qǐng)?jiān)趫D中畫出繩子對(duì)桿的拉力的力臂.
5. （2023郴州）如圖所示，O為支點(diǎn)，杠桿AB平衡時(shí)，請(qǐng)畫出施加在杠桿上最小
動(dòng)力F1的示意圖.
6. 如圖是使用釣魚竿的示意圖，O為支點(diǎn)，F(xiàn)1是手對(duì)竿的作用力，F(xiàn)2是魚線對(duì)竿
的作用力，請(qǐng)?jiān)趫D中畫出F2的力臂l2.
7. 我們應(yīng)養(yǎng)成隨手關(guān)水龍頭的好習(xí)慣，如圖甲所示的水龍頭的手柄可簡(jiǎn)化為如圖
乙所示的杠桿OA，其中O為支點(diǎn)，關(guān)水龍頭時(shí)F2為手柄受到的阻力，請(qǐng)作出最小
動(dòng)力F1的示意圖及其力臂l1.
甲
乙
命題點(diǎn)3　杠桿平衡條件的應(yīng)用及相關(guān)計(jì)算
8. （2024南京模擬）桿秤是人類發(fā)明的各種衡器中歷史最悠久的一種，映射出中
國(guó)古代勞動(dòng)人民的聰明才智.如圖是桿秤的示意圖，秤鉤上不掛物體，提起提紐，
當(dāng)秤砣移動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)，桿秤剛好水平平衡，則桿秤上的刻度是 　均勻　（選填“均
勻”或“不均勻”）的.某標(biāo)準(zhǔn)桿秤的秤砣質(zhì)量為1 kg，秤和秤鉤的總質(zhì)量為0.5
kg，O點(diǎn)為提紐懸點(diǎn)，OC＝4 cm，OD＝10 cm，要稱量真實(shí)質(zhì)量為2.0 kg的物
體，則秤砣離O點(diǎn) 　24　cm.如因長(zhǎng)期使用，秤砣磨損，質(zhì)量變?yōu)?.8 kg，再測(cè)真
實(shí)質(zhì)量為2.0 kg的物體時(shí)，稱出來的質(zhì)量為 　2.6　kg.
均勻
24
2.6
9. 如圖所示，重力不計(jì)的杠桿OAB，可繞O點(diǎn)在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng).質(zhì)量為10 kg的物
體掛在OA的中點(diǎn)處.已知OA＝40 cm，AB＝30 cm，OA垂直于AB，杠桿與轉(zhuǎn)動(dòng)軸
間的摩擦忽略不計(jì).要使杠桿平衡，且OA段處于水平位置，則作用于B端的最小力
的力臂等于 　50　cm，該最小力的大小等于 　40　N.
50
40
10. 扁擔(dān)是一種勞動(dòng)工具，如圖所示，一位挑擔(dān)人用一根長(zhǎng)2 m的扁擔(dān)挑起貨物，
若在扁擔(dān)前端掛300 N的物體，后端掛200 N的物體，挑起重物時(shí)使扁擔(dān)水平平
衡，則扁擔(dān)壓在肩膀上的位置距離前端 　0.8　m，此時(shí)，肩膀?qū)Ρ鈸?dān)的支持力
為 　500　N. （不計(jì)扁擔(dān)的重力）
0.8
500
11. （2024朔州模擬）如圖甲是我國(guó)古代著作《天工開物》里記載的舂米工具，它
在使用時(shí)可看成一個(gè)杠桿，它的結(jié)構(gòu)示意圖如圖乙所示，OA的長(zhǎng)度是OB的兩倍，
在A端固定著碓頭；腳從B端移開后，碓頭下落擊打稻谷.若碓頭的質(zhì)量為5 kg，
求：（g取10 N/kg）
（1）腳豎直向下施力，使碓頭豎直勻速抬起，這個(gè)過程中腳需要施加的力的
大小；
100 N
（2）碓頭下落0.4 m的過程中，碓頭的重力所做的功.
20 J
12. 如圖所示，一個(gè)重力為8 N、密度為8 g/cm3的合金塊，懸掛在輕質(zhì)杠桿的A點(diǎn)，O為支點(diǎn)，OA長(zhǎng)10 cm，此時(shí)合金塊浸沒在某種液體中.杠桿右邊B點(diǎn)懸掛重2 N的物體，OB長(zhǎng)34 cm，杠桿在水平位置平衡.不計(jì)繩重及轉(zhuǎn)軸處摩擦，求：
（1）合金塊的體積；
1×10－4 m3　
（2）A點(diǎn)受到繩子的拉力大小；
6.8 N
（3）該液體的密度.
1.2×103 kg/m3
13. （2023新疆期末）如圖所示，輕質(zhì)杠桿AB放在鋼制圓柱體的正中央水平凹槽
CD中，杠桿AB能以凹槽兩端的C點(diǎn)或D點(diǎn)為支點(diǎn)在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，已知AC＝CD
＝DB＝20 cm，左端重物的質(zhì)量為1.8 kg.（g取10 N/kg）
（1）左端重物受到的重力是多少？
18 N
（2）當(dāng)杠桿剛好繞C點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，作用在B點(diǎn)豎直向下的拉力是多少？
9 N
（3）當(dāng)杠桿剛好繞D點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，作用在B點(diǎn)豎直向下的拉力是多少？
36 N
14. （2023重慶七中期末）如圖所示，重3 N、底面積為300 cm2的柱形容器放置于水平桌面上.將質(zhì)量為2 kg、密度為2×103 kg/m3的實(shí)心正方體M（不吸水）用輕繩
豎直懸掛在輕質(zhì)杠桿的B端，已知OB∶OA＝5∶4.當(dāng)M有一半的體積浸入液體中時(shí)，容器中液體深度為20 cm，A端豎直向下的拉力F為20 N，杠桿在水平位置平衡.求：
（1）M受到輕繩的拉力；
16 N
（2）液體的密度；
0.8×103 kg/m3
（3）容器對(duì)桌面的壓強(qiáng).
1.7×103 Pa
第2節(jié)　滑輪　滑輪組及機(jī)械效率
命題點(diǎn) 滑輪、滑輪組及機(jī)械效率
1. （2023包頭）在小區(qū)改造工程中，工人師傅用滑輪組提升建筑材料，如圖所示.滑輪組掛在固定的鋼架上，每個(gè)滑輪重150 N. 繩子自由端受到的拉力F為500 N，材料在30 s內(nèi)勻速上升了3 m，不計(jì)繩重和摩擦，下列說法正確的是（　C　）
A. 繩子自由端的速度為0.1 m/s
B. 拉力F的功率為50 W
C. 滑輪組的機(jī)械效率為90 ％
D. 鋼架受到的拉力為1 500 N
C
2. （2024廣元模擬）如圖是工人使用的甲、乙兩種滑輪組，在相同時(shí)間內(nèi)將重為
G＝500 N的物體勻速提高10 m，已知每個(gè)滑輪重20 N，不計(jì)繩重和摩擦.下列說法
正確的是（　C　）
A. 工人使用乙滑輪組更省力
B. 工人使用甲滑輪組時(shí)拉力做功為2 600 J
C. 甲、乙滑輪組的機(jī)械效率η甲＜η乙
D. F1和F2的功率P1＝P2
C
3. 某人用如圖所示的滑輪組將一重400 N的物體勻速向上提升3 m，人對(duì)繩子自由
端的拉力為250 N，不計(jì)繩重和摩擦，下列說法正確的是（　C　）
A. 定滑輪的作用是省力
B. 繩子自由端移動(dòng)的距離為9 m
C. 動(dòng)滑輪的重力為100 N
D. 滑輪組的機(jī)械效率為62.5％
C
4. 如圖所示，體重為700 N的工人用滑輪組把重300 N的貨物在4 s內(nèi)勻速提高2m，拉力為200 N，不計(jì)繩重及摩擦，下列說法正確的是（　A　）
A. 工人的拉力做功的功率為200 W
B. 滑輪組的機(jī)械效率為50％
C. 工人對(duì)地面的壓力為700 N
D. 工人用該滑輪組最多能提升1 200 N的貨物
A
5. （2023河南）如圖所示，在200 N的拉力F作用下，重300 N的貨物在20 s內(nèi)勻速
豎直上升了2 m，不計(jì)繩重及滑輪上的摩擦.下列說法正確的是（　C　）
A. 滑輪組做的有用功為400 J
B. 拉力F做功的功率為30 W
C. 滑輪組的機(jī)械效率為75％
D. 此滑輪組提升的貨物越輕，機(jī)械效率越大
C
6. 某建筑工地上，一臺(tái)起重機(jī)10 s內(nèi)將質(zhì)量為1 000 kg的物體勻速提升2 m.起重機(jī)
吊臂上的滑輪組如圖所示，電動(dòng)機(jī)的拉力為6 250 N，g取10 N/kg.下列分析不正確
的是（　C　）
A. 拉力F的運(yùn)動(dòng)速度為0.4 m/s
B. 額外功的大小為5×103 J
C. 滑輪組的機(jī)械效率為62.5％
D. 拉力F的功率為2.5×103 W
C
7. 如圖所示，重400 N的物體在30 N的水平拉力F的作用下，以0.1 m/s的速度沿水
平地面向左勻速直線運(yùn)動(dòng)了10 s，滑輪組的機(jī)械效率為80％.則在此過程中，下列
說法不正確的是（　D　）
A. 繩子自由端移動(dòng)的距離為3 m
B. 有用功為72 J
C. 拉力F的功率為9 W
D. 物體與地面間的滑動(dòng)摩擦力為90 N
D
8. （名師原創(chuàng)）用如圖甲所示的滑輪組提升重物，拉力F隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖
乙所示，重物上升的速度v隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖丙所示，已知在1～3 s內(nèi)，滑輪
組的機(jī)械效率為80％，不計(jì)一切摩擦和繩重，則1～3 s內(nèi)拉力的功率和重物所受的
重力分別是（　B　）
B
甲
乙
丙
A. 500 W　1 600 N B. 500 W　1 200 N
C. 550 W　1 600 N D. 550 W　1 200 N
9. 小明用如圖所示的滑輪組提起3個(gè)鉤碼（每個(gè)鉤碼重1.8 N），勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)
力計(jì)向上移動(dòng)30 cm，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)如圖所示.則克服鉤碼重力所做的有用功
為 　0.54　J，滑輪組的機(jī)械效率是 　75％　.
0.54
75％
10. （2024十堰模擬）如圖所示，工人借助滑輪組將一重540 N的物料勻速提升
4 m，動(dòng)滑輪重60 N，不計(jì)繩重和摩擦，則拉力F為 2 0 0 N，有用功為 　2　 10J，滑輪組的機(jī)械效率為 　90％　.
200
2 160
90％
11. （2023吉林）如圖所示，物體的重力為1 600 N，拉力F為1 000 N，物體在10 s
內(nèi)勻速上升了5 m，物體上升的速度為 　5　m/s，該滑輪組的機(jī)械效率為 　80％　.
0.5
80％
12. （2023無錫）如圖所示是安裝在某種塔式起重機(jī)吊臂一側(cè)的滑輪組，某次勻速起吊600 kg的物體時(shí)，物體上升5 m用時(shí)15 s，滑輪組的機(jī)械效率是80％，滑輪組所做的用功是 　3×104　J，總功是 　3.75×104　J，拉力F的功率是 　2.5×103　W. （g取10 N/kg）
3×104
3.75×104
2.5×103
13. 某校科技小組設(shè)計(jì)了如圖所示的一套從水中打撈物體的簡(jiǎn)單滑輪組裝置，動(dòng)
滑輪的重力為50 N，物體A的密度為1.5×103 kg/m3 ，體積為0.04 m3.通過滑輪組
把物體A從水中勻速提升（A始終未露出水面），不計(jì)繩重、摩擦及水的阻力，
ρ水＝1×103 kg/m3，g取10 N/kg.
（1） A浸沒在水中時(shí)所受的浮力為多少？
400 N
（2）A露出水面前，滑輪組的機(jī)械效率為多少？
80％
（3）若人的重力為625 N，與水平地面的接觸面積為500 cm2，則人對(duì)地面的壓強(qiáng)為多少？
1×104 Pa

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